超临界二氧化碳增压流化床燃煤发电系统方案及特性研究

作     者：伍权 WU Quan

作者机构：国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京市昌平区102209 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2023年第43卷第17期

页      面：6698-6708页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家能源集团科技项目(GJNY2030XDXM-19-10.1) 

主　　题：超临界二氧化碳循环 增压流化床锅炉 燃煤发电 余热吸收 

摘      要：增压流化床炉(pressurized fluidized bed combustion boiler,PFBCB)超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环燃煤发电系统具备实现发电系统整体小型化与提高发电效率的潜力。围绕S-CO_(2)循环应用于燃煤发电领域面临的烟气热能全温区吸收这一共性问题,该文基于再热再压缩循环(Recompression cycle with reheating,RC+RH)提出两类耦合增压流化床炉的S-CO_(2)燃煤发电系统,可分别称为PFBCB-(RC+RH+RC)和PFBCB-(RC+RH),同时提出应用空气压缩机燃气轮机(air compressor-gas turbine,AC-GT)系统替代常压锅炉空气预热器系统的方案。根据计算可知,方案PFBCB-(RC+RH+RC)的效率低于PFBCB-(RC+RH),因为后者取消了RC底循环,因此系统布置更为简单,效率更高。但方案PFBCB-(RC+RH+RC)的炉内压力可维持在1~2MPa,而方案PFBCB-(RC+RH)炉内压力可达2.8~4.5MPa,故从锅炉侧看,前者更容易实施。此外,PFBCB-(RC+RH)系统可通过高压运行AC-GT,实现热能的回收,可有效解决余热问题。当主气温度处于620℃/30MPa时,该系统的发电效率为47.97%,当主气温度处于700℃/35MPa时,系统的发电效率为51.15%,体现出明显的效率优势。